Question

3．某学生设计了如图所示的装置（框内部分未画出），在装置内起初发生的反应为Cu+H₂SO₄═
H₂↑+CuSO₄（未注明反应条件），试回答：
（1）该装置的名称是电解池（填“电解池”或“原电池”）；
（2）A、B中至少有一种是金属铜（填名称），接电源的正极（填“正极”或“负极”）；
（3）写出该装置中发生还原反应的电极反应方程式为2H⁺+2e^-=H₂↑；
（4）若C溶液为100ml饱和食盐水，A 和B电极均为碳棒，该学生利用图示装置进行电解，写出该电解过程中的总反应的离子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，当放出标况下112ml氢气时，该溶液的pH=13（室温下）．

Answer 1

分析 （1）Cu+H₂SO₄=H₂↑+CuSO₄不能自发进行，要是该反应发生，则该装置必须是电解池；
（2）该电解池中，Cu作阳极、金属或石墨作阴极，阳极连接电源正极；
（3）该装置中，阴极上得电子发生还原反应；
（4）用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液时，阳极上氯离子放电、阴极上氢离子放电，同时阴极附近有氢氧根离子生成，根据氢气和氢氧根离子之间的关系计算氢氧根离子浓度，从而计算溶液的pH；

解答 解：（1）Cu+H₂SO₄=H₂↑+CuSO₄不能自发进行，要是该反应发生，则该装置必须是电解池，且Cu作阳极，故答案为：电解池；
（2）该电解池中，Cu作阳极、金属或石墨作阴极，阳极连接电源正极，故答案为：铜；正极；
（3）该装置中，阴极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；
（4）用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液时，阳极上氯离子放电生成氯气、阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极附近有氢氧根离子生成，电池反应式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；
设生成氢氧根离子的物质的量为x，
2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；
             22.4L     2mol
             0.112L      x
22.4L：2mol=0.112L：x，
x=$\frac{0.112L×2mol}{22.4L}$=0.01mol，
c（OH^-）=$\frac{0.01mol}{0.1L}$=0.1mol/L，则溶液的pH=13，
故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^_+H₂↑+Cl₂↑，13．

点评 本题考查原电池和电解池原理，根据方程式的自发性判断电池类型，知道原电池和电解池的区别，会书写电极反应式，难点是pH的计算，题目难度不大．